【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于吸附及能量存储，具体涉及一种高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统。
技术介绍
1、高炉煤气是钢铁生产过程中产生的副产品，其中含有大量的二氧化碳(co2)。随着全球对温室气体减排的要求不断提高，如何有效捕集和利用高炉煤气中的co2成为钢铁行业面临的重要挑战。变压吸附(psa)法是一种广泛应用的气体分离技术，目前已大量应用于国内外石油、化工、天然气等行业的碳捕集示范项目，可用于高炉煤气co2的捕集。变压吸附碳捕集技术具有不腐蚀设备、吸附剂循环周期长、工艺简单、自动化程度高、环境效益好等优点，然而，传统psa过程面临能耗高、分离效率低和设备体积大等问题，限制了psa技术在大规模co2捕集中的应用效果。
2、随着全球能源结构转型和可再生能源占比不断提高，电力系统面临着新的挑战。可再生能源的间歇性和波动性特征，对电网的稳定性和可靠性提出了更高要求。压缩储能技术可以有效平抑可再生能源的输出波动，提高电网的稳定性和可靠性，在电网调峰、可再生能源并网、分布式能源系统等方面展现出广阔的应用前景。在工业领域，压缩储能还可以与废热利用、余压回收等技术结合，进一步提高能源利用效率。压缩储能技术在实际应用中仍面临一些挑战，主要包括系统效率有待提高、成本需要进一步降低、以及与其他能源技术的协同集成等问题。因此，开发创新的压缩储能系统，特别是能够与其他能源利用过程相结合的集成系统，成为当前研究的重点方向之一。
3、将压缩储能技术与工业过程(如高炉煤气处理及co2捕集)相结合的创新方案，可以在解决压缩储能自身局限
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统及该系统的运行方法。本专利技术提出的高炉煤气变压吸附co2捕集耦合压缩储能的系统具有显著优势，该系统通过能量集成，利用高炉煤气的压力能和热能，实现co2捕集与压缩储能的协同。通过热量回收和压力能利用，显著提高系统整体效率，降低成本。此外，该系统可根据电网需求灵活调节co2捕集和储能过程，提高系统灵活性。本专利技术提供的创新耦合系统不仅能够有效解决钢铁行业的co2减排问题，还可以为可再生能源的大规模应用提供支持，具有重要的理论意义和实际应用价值。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术技术方案之一：提供一种高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，包括：依次连通的除尘单元、干法脱硫装置、变温吸附(tsa)脱水装置、二氧化碳psa吸附装置1、压缩机1、二氧化碳psa吸附装置2、压缩机2、换热器2、换热器3、二氧化碳高压储罐、换热器4、膨胀发电装置和换热器5；
4、所述除尘单元与所述tsa脱水装置的夹层连接，且之间设有截止阀1；
5、所述除尘单元与所述干法脱硫装置之间设有截止阀2；
6、所述干法脱硫装置的出气口与所述tsa脱水装置的进气口之间设有并联的截止阀3+换热器1和截止阀4；
7、所述tsa脱水装置的出气口与所述干法脱硫装置的进气口之间设有发电装置；
8、所述二氧化碳psa吸附装置1的出气口与所述换热器2连接，且所述换热器2与高炉相连接；
9、所述二氧化碳psa吸附装置2的出气口与所述二氧化碳psa吸附装置1的进气口连接；
10、所述换热器3与所述高压储罐之间设置有截止阀8；
11、所述换热器3的出气口与二氧化碳液化储存装置连接，且之间设置有截止阀7；
12、所述二氧化碳高压储罐与所述换热器4之间设有截止阀9；
13、所述膨胀发电装置的出气进入所述换热器5前还经过换热器4；
14、所述换热器5的出气口与所述二氧化碳psa吸附装置2的进气口连接。
15、优选地，所述除尘单元包括依次设置的重力除尘装置和布袋除尘装置。
16、优选地，所述tsa脱水装置的出气口与所述干法脱硫装置的进气口之间的发电装置为高炉煤气余压透平发电装置(trt)。
17、本专利技术技术方案之二：提供一种上述高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统的运行方法，包括以下步骤：
18、在用电低谷时，进行二氧化碳压缩储能，此阶段截止阀2、截止阀3和截止阀8打开，截止阀1、截止阀4、截止阀7和截止阀9关闭；经过所述除尘单元除尘的高炉煤气先利用所述干法脱硫装置脱硫，再经所述换热器1进入所述tsa脱水装置脱水；然后经过所述二氧化碳psa吸附装置1吸附二氧化碳，废气经所述换热器2后返回高炉，所述二氧化碳psa吸附装置1吸附后解吸的二氧化碳经过所述压缩机1进入所述二氧化碳psa吸附装置2吸附二氧化碳，废气进入所述二氧化碳psa吸附装置1，所述二氧化碳psa吸附装置2吸附后解吸的二氧化碳经所述压缩机2、所述换热器2和所述换热器3后压缩存储在所述高压储罐中；
19、在用电高峰时，压缩存储的二氧化碳膨胀发电并提浓后液化储存，此阶段截止阀1、截止阀4、截止阀7和截止阀9打开，截止阀2、截止阀3和截止阀8关闭；经过所述除尘单元除尘的高炉煤气先通过所述tsa脱水装置的夹层对所述吸附剂进行加热再生，然后通过所述发电装置发电后进入所述干法脱硫装置脱硫，再经所述tsa脱水装置脱水；然后进入所述二氧化碳psa吸附装置1吸附二氧化碳，废气经所述换热器2后返回高炉，所述二氧化碳psa吸附装置1吸附后解吸的二氧化碳经过所述压缩机1进入所述二氧化碳psa吸附装置2吸附二氧化碳，废气进入所述二氧化碳psa吸附装置1，所述二氧化碳psa吸附装置2吸附后吹扫解吸的二氧化碳经所述压缩机2、所述换热器2和所述换热器3后进入所述二氧化碳液化储存装置液化储存；所述吹扫解吸使用的吹扫气由所述高压储罐中存储的高压二氧化碳通过所述换热器4进入所述膨胀发电装置进行膨胀发电，然后再经过所述换热器4、所述换热器5后得到。
20、本专利技术中所述二氧化碳psa吸附装置1和所述二氧化碳psa吸附装置2内含有多个吸附塔，各吸附塔独立运行，可同时进行二氧化碳的吸附和解吸。
21、利用本专利技术的高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统：
22、从储能的角度，相同条件下，由于co2分子质量较大(44g/mol，比空气的28g/mol大)，co2在高压下的能量密度高于空气，相对于压缩空气储能，采用高炉煤气富集后的高浓度co2进行压缩储能可使能量储存密度提升10％～20％，由30kwh/m3至33～36kwh/m3；
23、对于变压吸附碳捕集过程，吸附捕集过程主要为电耗，占比在90％以上，通过在用电低谷时利用高炉煤气的余压，可以节省psa1的原料气压缩能耗，预计可降低变压吸附碳捕集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，其特征在于，包括：依次连通的除尘单元、干法脱硫装置、TSA脱水装置、二氧化碳PSA吸附装置1、压缩机1、二氧化碳PSA吸附装置2、压缩机2、换热器2、换热器3、二氧化碳高压储罐、换热器4、膨胀发电装置和换热器5；
2.根据权利要求1所述的高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，其特征在于，所述除尘单元包括依次设置的重力除尘装置和布袋除尘装置。
3.根据权利要求1所述的高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，其特征在于，所述TSA脱水装置的出气口与所述干法脱硫装置的进气口之间的发电装置为高炉煤气余压透平发电装置。
4.一种权利要求1～3任一项所述高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，其特征在于，包括：依次连通的除尘单元、干法脱硫装置、tsa脱水装置、二氧化碳psa吸附装置1、压缩机1、二氧化碳psa吸附装置2、压缩机2、换热器2、换热器3、二氧化碳高压储罐、换热器4、膨胀发电装置和换热器5；
2.根据权利要求1所述的高炉煤气变压吸附二氧化碳捕集耦合压缩储能的系统，其特征在于，所述除...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，郭旸旸，赵瑞壮，罗雷，郜国平，王康，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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